Hydrogène: de la vapeur d’eau pour «gaz d’échappement»

La propulsion à l’hydrogène est considérée comme la technologie de l’avenir. Mais le futur des piles à combustible est déjà en marche. Les premiers camions à hydrogène circulent en Suisse depuis 2020. D’ici 2025, l’association Mobilité H₂ et le constructeur coréen Hyundai veulent lancer 1600 camions à hydrogène sur nos routes. Un réseau de stations-service à hydrogène est donc en construction. Les véhicules utilitaires jouent un rôle pionnier dans ce cadre; par la suite, les voitures de tourisme profiteront également de cette infrastructure.

Sur le plan technique, on distingue deux types de propulsion à l’hydrogène:

La pile à combustible

Dans la pile à combustible, le courant électrique est généré à partir d’hydrogène, grâce à une électrolyse inversée. La pile à combustible fait en quelque sorte office de minicentrale d’hydrogène à bord du véhicule. Là, l’oxygène (O₂) est soufflé à travers les stacks (empilements de cellules) de la pile à combustible et rencontre de l’hydrogène (H₂), produisant ainsi de l’électricité pour l’entraînement. Dans le même temps, le véhicule rejette de la vapeur d’eau ou de l’eau (H₂O), qui est sa seule forme d’émission d’échappement.

Le moteur à combustion à hydrogène

Si la pile à combustible permet d’alimenter un moteur électrique, l’hydrogène peut aussi être utilisé directement comme carburant dans un moteur à combustion. La base est la réaction de l’oxyhydrogène (deux parts d’hydrogène pour une part d’oxygène). BMW a planché sur le moteur à combustion à hydrogène dans les années 1990, mais en a arrêté le développement en 2009. Mazda aussi a exploité un prototype de moteur rotatif reposant sur la combustion de l’hydrogène.

Mais c’est aujourd’hui la pile à combustible qui semble avoir tous les atouts en main dans la mobilité H₂. La pile à combustible présente toutefois un inconvénient de taille par rapport au véhicule électrique à batterie (VEB): la production de l’hydrogène à l’aide d’électricité puis sa reconversion en électricité réduisent son rendement. Une étude publiée en 2019 par l’Association des ingénieurs allemands (Verein Deutscher Ingenieure, VDI) montre que les voitures à batterie «utilisent l’énergie primaire au moins deux fois plus efficacement que les véhicules à pile à combustible.»

En revanche, la pile à combustible marque des points grâce à son autonomie égale à celle des véhicules à moteur à combustion. De plus, le plein d’hydrogène est aussi simple et rapide que celui d’essence, de diesel ou de GNC. La charge des batteries est, quant à elle, nettement plus chronophage.